- rezumat
- 1. Introducere
- 2. Materiale și metode
- 2.1. Animale
- 2.2. Design Experimental
- 2.3. Procedura chirurgicală pentru Bulbectomia olfactivă
- 2.4. Teste comportamentale
- 2.4.1. Testul în câmp deschis
- 2.4.2. Testul pragului de durere
- 2.5. Medicamente
- 2.6. Analiza statistică
- 3. Rezultate
- 3.1. Rezultatele comportamentale ale modelului de depresie OB
- 3.2. Efectele administrării Acute a agonistului receptorului 5-HT1A
- 3.3. Efectele administrării cronice a agonistului receptorului 5-HT1A
- 4. Discuție
- 5. Concluzie
- Conflict de interese
- mulțumiri
rezumat
studiile anterioare au arătat că pacienții deprimați, precum și modelele animale de depresie prezintă o sensibilitate scăzută la stimulii durerii evocate, iar serotonina este indicată a fi implicată în hipoalgezia indusă de depresie. Scopul acestui studiu a fost de a investiga rolul potențial al receptorului 5-HT1A în hipoalgezia indusă de depresie. Administrarea acută sau cronică a agonistului receptorului 5-HT1A, 8-OH-DPAT, a fost efectuată la bulbectomia olfactivă (OB) și la șobolanii simulați. Comportamentul asemănător depresiei și pragurile de durere au fost măsurate folosind testul în câmp deschis și, respectiv, testul de durere termică cu căldură radiantă. Am constatat că administrarea acută de 8-OH-DPAT a crescut activitatea locomotorie și pragurile de durere la șobolanii simulați, dar nu a avut niciun efect asupra șobolanilor OB. În schimb, administrarea cronică de 8-OH-DPAT a redus activitatea locomotorie și pragurile de durere și le-a readus la un nivel normal. S-au observat, de asemenea, praguri de durere crescute la șobolanii simulați după administrarea cronică. Aceste rezultate au demonstrat că administrarea cronică de 8-OH-DPAT a inversat scăderea indusă de depresie a sensibilității la durere la șobolani, sugerând că receptorul 5-HT1A poate juca un rol în hipoalgezia asociată depresiei.
1. Introducere
atât depresia, cât și durerea sunt boli debilitante care duc la cereri enorme de servicii medicale și compromit calitățile vieții pacienților. În practica clinică, studiile au arătat că o proporție considerabilă de pacienți cu tulburări depresive suferă de durere cronică și invers, pacienții cu durere cronică au un risc crescut de a dezvolta tulburări depresive . Spre deosebire de această asociere clinică strânsă de durere și depresie, pacienții depresivi prezintă o sensibilitate scăzută la stimulul durerii experimentale . Cercetările pe animale au constatat, de asemenea, că pragurile de durere sunt crescute la șobolanii cu comportamente depresive .
studii recente au indicat un rol potențial al serotoninei în hipoalgezia indusă de depresie . Neurotransmisia serotoninergică a fost mult timp considerată a fi implicată în procesarea nociceptivă, precum și în fiziopatologia depresiei . În practica clinică, inhibitorii selectivi ai recaptării serotoninei (SSRI) și inhibitorii recaptării serotoninei-noradrenalinei (SNRI) sunt utilizați în mod obișnuit pentru a trata durerea cronică . Studiile clinice au descoperit că terapia de privare de somn, care ar putea crește transmisia serotoninergică , a inversat sensibilitatea durerii față de hiperalgezie . Și șase săptămâni de tratament cu duloxetină SNRI au redus pragurile experimentale de durere la căldură la normal la pacienții cu depresie . În studiile noastre anterioare, s-a constatat că pragurile termice nociceptive la șobolanii depresivi s-au apropiat de nivelul normal după administrarea sistemică a fluoxetinei ISRS . Cu toate acestea, niciun studiu până în prezent nu a investigat un mecanism suplimentar de mediere a acestor efecte.
receptorul 5-HT1A este cel mai abundent subtipuri de serotonină exprimate în creier. Este distribuit pe scară largă în regiuni precum cortexul prefrontal, sistemul limbic și hipotalamus care primesc aport serotoninergic de la nucleele raphe. S-a acceptat că receptorul 5-HT1A joacă un rol predominant în modularea durerii . Studiile la om au sugerat că durerea cronică a fost asociată cu un receptor 5-HT1A scăzut . În plus, s-au găsit densități mai mici ale receptorilor 5-HT1A la șobolanii deprimați, precum și la pacienții deprimați .
studiul de față a fost conceput pentru a investiga rolul potențial al receptorului 5-HT1A în hipoalgezia indusă de depresie prin administrarea agonistului receptorului 5-HT1A 8-OH-DPAT la șobolani. Șobolanul bulbectomizat olfactiv (OB) a fost folosit ca model animal de depresie. Am emis ipoteza că administrarea cronică de 8-OH-DPAT ar putea ameliora comportamentele depresive, precum și hipoalgezia indusă de depresie la șobolanii OB.
2. Materiale și metode
2.1. Animale
optzeci și unu de șobolani masculi Sprague Dawley (greutate la sosire 200-220 g, Centrul de animale de laborator al Academiei de științe Medicale Militare, Beijing, China) au fost utilizate în acest studiu și adăpostite individual. Hrana și apa erau disponibile ad libitum. Colonia a fost menținută la C cu un ciclu standard de 12 ore lumină-întuneric (luminile aprinse la 07:00 am). Animalele au fost lăsate să se obișnuiască cu mediul timp de 1 săptămână înainte de experimente și au fost manipulate zilnic de experimentator. Au fost luate măsuri adecvate pentru a minimiza durerea sau disconfortul. Experimentele au fost efectuate în conformitate cu Ghidul Institutului Național de sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator (publicațiile NIH nr. 80-23) revizuit în 1996. Protocolul de cercetare a fost aprobat de Comitetul instituțional pentru îngrijirea și utilizarea animalelor al Academiei Chineze de științe.
2.2. Design Experimental
două experimente au fost efectuate în acest studiu. În experimentul 1, agonistul receptorului 5-HT1A 8-OH-DPAT a fost injectat intraperitoneal acut cu 30 de minute înainte de testul în câmp deschis și testul pragului de durere termică. În experimentul 2, 8-OH-DPAT a fost administrat intraperitoneal cronic timp de 14 zile consecutive înainte de testele de comportament. Fiecare șobolan a fost desemnat să participe la un singur experiment. Protocolul experimental a fost prezentat în Figura 1. Pentru ambele experimente, șobolanii au fost inițial testați în câmp deschis și în latența de retragere a labei (PWL) la căldură radiantă nocivă. Apoi au fost împărțiți în două grupuri (grupul OB și grupul sham) și echilibrați în funcție de locomoția în câmp deschis și pragurile de durere termică. Șobolanii din grupul OB și grupul sham au suferit bulbectomie olfactivă bilaterală și, respectiv, chirurgie falsă. După perioada de recuperare de 2 săptămâni, testul în câmp deschis și testul pragului de durere au fost efectuate din nou pentru a evalua starea depresivă și sensibilitatea la durere a șobolanilor. Ambele grupuri au fost împărțite în două subgrupe: grupul salin (adică OB/salin și sham/salin) și grupul 8-OH-DPAT (adică OB/8-OH-DPAT și sham/OB/8-OH-DPAT), care au primit Injecție intraperitoneală de soluție salină și respectiv 8-OH-DPAT.
2.3. Procedura chirurgicală pentru Bulbectomia olfactivă
animalele au fost anesteziate cu pentobarbital de sodiu (0,5 mg / kg, I.p.) și fixate pe un aparat stereotaxic (Stoelting, SUA). O incizie sagitală mediană a fost făcută pentru a expune craniul. Două găuri cu diametrul de 2 mm au fost plictisite 8 mm rostral la bregma și 2 mm lateral la linia mediană separat. Bulbii olfactivi bilaterali au fost aspirați din găuri folosind o pompă de vid, iar cavitatea a fost umplută cu spumă de gel (Coltene Whaledent, Elveția) pentru a controla sângerarea. S-a avut grijă deosebită pentru a evita deteriorarea cortexului frontal. Pulberea de penicilină a fost presărată pe rană înainte de închidere. Șobolanii simulați au fost tratați în mod similar, cu excepția faptului că nu au fost îndepărtate țesuturile creierului. Greutatea corporală a fiecărui șobolan a fost măsurată cu o zi înainte și zilnic timp de 14 zile după operație. La sfârșitul experimentului, animalele au fost disecate pentru a verifica dacă toate bulbii olfactivi au fost îndepărtați. Dacă nu, datele vor fi respinse în analiza finală.
2.4. Teste comportamentale
2.4.1. Testul în câmp deschis
testul în câmp deschis a fost efectuat într-o bază neagră circulară de fier (180 cm în diametru) și aplicat pentru a analiza comportamentele locomotorii ale șobolanilor. Peretele care înconjura baza consta dintr-o foaie de fier înaltă de 50 cm. Iluminarea a fost asigurată de un bec de 40 W. Fiecare animal a fost testat în câmp deschis timp de 5 minute. Distanța parcursă în timpul testului a fost înregistrată de un sistem bazat pe calculator Etho Vision (Noldus Information Technology, Wageningen, Olanda). În intervalul dintre fiecare două teste, aparatul a fost curățat cu etanol și apă pentru a îndepărta indicii olfactivi.
2.4.2. Testul pragului de durere
aparatul și testul pentru durerea evocată termică au fost aceleași cu cele descrise de Wang și colab. . Pe scurt, șobolanii au fost plasați într-o cameră de Plexiglas pe o podea de sticlă, sub care se afla aparatul de căldură radiantă (lampa proiectorului de 100 W). Un fascicul de lumină printr-o gaură (4 mm în diametru) a aparatului a fost focalizat pe suprafața plantară a posteriorului stâng. PWL a fost definit ca durata de timp dintre debutul luminii și ridicarea labei. Intensitatea luminii a fost ajustată, astfel încât valoarea inițială a PWL a fost de aproximativ 7 s, cu un timp de întrerupere de 22 s pentru a preveni deteriorarea țesuturilor. Au fost efectuate în total patru studii pentru fiecare șobolan cu un interval de cel puțin 5 minute. Ultimele trei studii au fost medii pentru a obține o latență medie ca prag al durerii evocate termic.
2.5. Medicamente
agonistul receptorului 5-HT1A 8-OH-DPAT a fost achiziționat de la Sigma-Aldrich (St.Louis, Missouri) și dizolvat în soluție salină (0,9% NaCl) imediat înainte de aplicare. Subgrupuri Separate de animale cu bulbectomie și nonbulbectomie au fost tratate cu injecții intraperitoneale fie cu 8-OH-DPAT (3 mg/kg), fie cu soluție salină (3 mg/kg). În experimentul 1, la o zi după stabilirea modelului de depresie, câmpul deschis a fost testat cu soluție salină sau 8-OH-DPAT injectat cu 30 de minute înainte. La trei zile după stabilirea modelului de depresie, latența de retragere a labei a fost testată cu soluție salină sau 8-OH-DPAT injectată cu 30 de minute înainte. În experimentul 2, După stabilirea modelului de depresie, s-a efectuat o injecție consecutivă de 14 zile de soluție salină sau 8-OH-DPAT o dată pe zi, în funcție de grupuri. Latența de retragere a labei de căldură în câmp deschis și radiant a fost testată în a 15-a zi.
2.6. Analiza statistică
GraphPad prism 5.0 a fost utilizată pentru a analiza datele și a genera grafice. Datele care implică 2 factori au fost analizate cu analiza bidirecțională a varianței (ANOVA) urmată de testul Post-hoc Bonferroni. Testul T al elevului a fost utilizat pentru compararea mijloacelor a două grupuri. Datele au fost prezentate ca mijloace sem. Semnificația statistică a fost stabilită la .
3. Rezultate
3.1. Rezultatele comportamentale ale modelului de depresie OB
așa cum se arată în Figura 2(a), greutățile corporale de bază ale animalelor nu au diferit între grupurile OB și cele simulate. În următoarele două săptămâni de observație, s-a observat o reducere semnificativă a creșterii în greutate la șobolanii OB comparativ cu șobolanii de control (ANOVA bidirecțional, efect de grup: (1, 1106) = 53.08, ; Bonferroni posttests, în fiecare zi) (Figura 2 (a)). După intervenția chirurgicală, șobolanii OB au prezentat un nivel semnificativ mai ridicat al comportamentelor locomotorii în câmp deschis decât cel al șobolanilor de control (ANOVA bidirecțională, versus cm, ) (Figura 2(b)). Aceste rezultate indică faptul că șobolanii OB au prezentat comportamente asemănătoare depresiei și modelul animal pentru depresie a fost stabilit cu succes.
(a)
(B)
(c)
(a)
(B)
(c)
rezultatul comportamental al modelului ob pentru depresie și hipoalgezie indusă de depresie. (a) greutăți corporale. S-a observat o scădere semnificativă a greutății corporale în grupul OB în comparație cu grupul de control în perioada postoperatorie de 14 zile (). (b) testul în câmp deschis. Un nivel semnificativ mai ridicat al activității locomotorii a fost găsit la șobolanii OB decât la șobolanii de control (). (c) testul pragului de durere termică. Latența de retragere a labei la stimuli nocivi de căldură radiantă a fost prelungită semnificativ la șobolanii OB (). Datele sunt prezentate ca valori medii ale sem.***.
În plus, animalele din grupul OB au prezentat PWL mai lungi comparativ cu grupul de control (ANOVA bidirecțională, versus s, ) (Figura 2(c)), sugerând că șobolanii depresivi au avut praguri de durere mai mari decât șobolanii normali. Adică, șobolanii tratați cu OB au dezvoltat hipoalgezie la stimuli termici nocivi.
3.2. Efectele administrării Acute a agonistului receptorului 5-HT1A
așa cum este ilustrat în Figura 3, tratamentul acut cu 8-OH-DPAT a crescut semnificativ distanța parcursă în câmp deschis în grupul de control (ANOVA bidirecțional, comparativ cu cm), dar nu a avut niciun efect asupra șobolanilor OB (Figura 3(a)). În plus, șobolanii simulați au prezentat PWL semnificativ mai lungi după tratamentul acut cu 8-OH-DPAT (ANOVA bidirecțional, versus s), iar șobolanii OB nu au prezentat diferențe semnificative (Figura 3(b)). Aceste rezultate sugerează că administrarea acută de 8-OH-DPAT crește activitatea locomotorie și, în sine, are efect antinociceptiv asupra șobolanilor normali, dar nu exercită o influență asupra șobolanilor depresivi.
(a)
(A)
(b)
3.3. Efectele administrării cronice a agonistului receptorului 5-HT1A
după cum se arată în Figura 4, tratamentul cronic cu 8-OH-DPAT nu a avut niciun efect asupra șobolanilor tratați fictiv, reducând în același timp semnificativ activitatea locomotorie la șobolanii OB (ANOVA bidirecțională, versus cm, ), contrar observației administrării acute (Figura 4(a)). Testul pragului de durere termică a evidențiat PWL-uri semnificativ prelungite la șobolanii operați în mod fals după tratamentul cronic cu 8-OH-DPAT (ANOVA bidirecțional, versus s), în concordanță cu cel observat în administrarea acută. Cu toate acestea, după tratamentul cronic cu 8-OH-DPAT, PWLs la șobolanii OB au fost semnificativ reduse (ANOVA bidirecțională, s versus s ) și readuse la nivelul normal (OB/8-OH-DPAT versus Sham/salină: ANOVA bidirecțională, versus s, ) (Figura 4(b)). Aceste rezultate sugerează că tratamentul cronic cu 8-OH-DPAT ameliorează comportamentul asemănător depresiei și hipoalgezia indusă de OB la șobolani.
(a)
(B)
(A)
(B)
4. Discuție
în studiul de față, am investigat efectele administrării acute și cronice a agonistului receptorului 5-HT1A, 8-OH-DPAT, asupra comportamentului în câmp deschis și a pragurilor de durere evocată termic la șobolanii tratați cu simulacru și OB. Rezultatele au arătat că (1) administrarea acută de 8-OH-DPAT a crescut activitatea locomotorie și pragurile de durere la șobolanii simulați, dar nu a avut niciun efect asupra șobolanilor OB; (2) în schimb, administrarea cronică de 8-OH-DPAT a redus activitatea locomotorie și pragurile de durere la șobolanii OB și le-a readus la nivelul normal. S-au observat, de asemenea, praguri de durere crescute la șobolanii simulați după administrarea cronică. Aceste constatări au demonstrat că receptorul 5-HT1A a fost implicat în medierea comportamentului depresiv, precum și a hipoalgeziei asociate la șobolani.
disfuncția serotoninergică a fost implicată în fiziopatologia subiacentă a depresiei și a durerii cronice . Studiile anterioare au indicat că administrarea acută și cronică a agonistului receptorului 5-HT1A pare să aibă efecte antinociceptive și antidepresive diferite . În studiul de față, am testat efectele administrării acute sau cronice, respectiv. Evident, la șobolanii OB, doar administrarea cronică de 8-OH-DPAT a demonstrat efect antidepresiv, reprezentat de scăderea activității în testul în câmp deschis și reducerea pragului de durere la stimularea termică nocivă. Nu am găsit un efect antidepresiv al injecției acute de 8-OH-DPAT pe șobolanii OB. Aceste rezultate sunt în concordanță cu studiile anterioare conform cărora modelul OB este sensibil aproape exclusiv la tratamentul antidepresiv cronic, dar nu acut. Există, de asemenea, dovezi că densitățile receptorilor 5-HT1A au fost foarte reduse la șobolanii OB în comparație cu șobolanii simulați . Astfel, este foarte probabil ca o singură doză de 8-OH-DPAT să nu fie suficientă pentru a produce un efect terapeutic asupra șobolanilor depresivi.
în studiul de față, atât administrarea acută, cât și cea cronică de 8-OH-DPAT au avut efecte antinociceptive asupra șobolanilor simulați, în concordanță cu studiile anterioare conform cărora administrarea sistemică de 8-OH-DPAT a produs analgezie în testul plăcii fierbinți și testul durerii termice a cozii . Un studiu recent efectuat pe șoareci knockout a demonstrat că receptorii 5-HT1A mediază un control inhibitor endogen al nocicepției evocate de căldură . Receptorii 5-HT1A sunt localizați atât presinaptic în nucleele raphe, cât și postsinaptic în regiuni discrete ale creierului, inclusiv cortexul, amydale și hipocampul . Dovezile au susținut că atât receptorii 5 – HT1A pre-cât și post-sinaptici sunt implicați în acțiunea analgezică a 8-OH-DPAT .
în plus, am observat hipoalgezie redusă la nivelul normal după administrarea cronică de 8-OH-DPAT la șobolanii OB. Medicamentele serotoninergice sunt utilizate în mod obișnuit ca antidepresive în practica clinică. Antidepresivele s-au dovedit a îmbunătăți depresia și simptomele durerii oarecum independent la pacienții deprimați. De exemplu, aproximativ 50% din ameliorarea intensității durerii produsă de duloxetină a fost independentă de ameliorarea depresiei . În studiul nostru, simptomele depresiei și hipoalgeziei păreau a fi influențate uniform de bulbectomia olfactivă; astfel, hipoalgezia redusă poate fi atribuită rezultatului indirect al efectului antidepresiv indus de 8-OH-DPAT. S-a demonstrat că deficiența funcției serotoninergice este principalul agent patogen al bolii depresive . S-a raportat că administrarea cronică de agonist 5-HT1A a indus desensibilizarea receptorilor presinaptici 5-HT1A în nucleele raphe și, prin urmare, a sporit eliberarea 5-HT . Mai mult, o hiperactivitate a axei hipotalamo-hipofizo-suprarenale (HPA) a fost găsită la pacienții depresivi . S-a demonstrat că activarea receptorilor 5-HT1A normalizează activitatea HPA, exercitând astfel un efect terapeutic .
un alt mecanism posibil care stă la baza sensibilității durerii restabilite la șobolanii OB după tratamentul cu 8-OH-DPAT se poate datora inhibării activității opioide. S-a demonstrat că eliberarea de opioid evocată de stres inhibă durerea la pacienții deprimați . Studiile anterioare au arătat că agonistul receptorilor 5-HT1A poate scădea analgezia și toleranța mediată de opioide . De asemenea, s-a constatat că 8-OH-DPAT ar putea inhiba eliberarea endogenă de opioide evocată de stimularea electrică la feliile măduvei spinării de șobolan . Astfel, administrarea cronică de 8-OH-DPAT ar putea restabili hipoalgezia indusă de depresie prin reducerea eliberării endogene de opioide.
la șobolanii simulați, am constatat că administrarea acută 8-OH-DPAT a crescut activitatea locomotorie. Creșterea distanței acordată altor rapoarte că administrarea acută a agoniștilor 5-HT1A a provocat sindromul serotoninei reprezentat de comportamentul hiperactiv, postura corpului plat și călcarea în față . S-a raportat că doza mică de 8-OH–DPAT (0,01-0,05 mg/kg) stimulează preferențial autoreceptorii 5-HT1A, în timp ce doza mare (adică 0,2 mg/kg) ar putea activa receptorii postsinaptici, care cresc eliberarea 5-HT și produc hiperactivitate. Astfel, doza relativ mare utilizată în acest studiu poate explica hiperactivitatea șobolanilor. Deoarece studiile anterioare au arătat că dozele repetate de 8-OH-DPAT ar putea reduce sindromul serotoninergic prin desensibilizarea receptorilor 5-HT1A postsinaptici , studiul nostru a confirmat constatările anterioare arătând că administrarea cronică de 8-OH-DPAT nu a dus la un comportament hiperactiv în câmp deschis la șobolani simulați.în rezumat, rezultatele noastre au demonstrat că receptorul 5-HT1A a fost implicat în comportamentul depresiv indus de OB și hipoalgezie la șobolani. Cu toate acestea, studiul nostru are mai multe limitări. (1) în acest studiu a fost adoptată o singură doză relativ mare de 8-OH-DPAT (3 mg/kg). După cum sa menționat mai sus, diferite doze de 8-OH-DPAT pot exercita efecte diferențiale. Astfel, mai multe experimente care implică diferite doze trebuie făcute în studiile viitoare. (2) în acest studiu a fost utilizat doar modelul de durere evocat de căldură radiantă. Având în vedere că depresia poate provoca dureri evocate atenuate și dureri spontane agravate , ar trebui incluse mai multe modele de durere pentru a dezvălui rolul receptorului 5-HT1A în comportamentele legate de depresie.
5. Concluzie
în concluzie, studiul nostru a demonstrat că administrarea cronică a agonistului receptorului 5-HT1A 8-OH-DPAT a ușurat depresia și hipoalgezia indusă de depresie, ceea ce a sugerat că receptorul 5-HT1A poate juca un rol cheie în hipoalgezia indusă de depresie. Studiile viitoare ar trebui să fie concepute pentru a investiga mecanismul mai exact pentru a construi strategii mai bune pentru tratamentul depresiei și durerii cronice.
Conflict de interese
autorii declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.
mulțumiri
această lucrare a fost finanțată printr-un Grant NNSF (31271092) și un grant al proiectului de inovare a cunoștințelor Academiei Chineze de științe (KSCX2-EW-Q-18) către J. Y. W. și prin granturi NNSF (30970959, 61033011 și 31171067), granturi ale proiectului de inovare a cunoștințelor Academiei Chineze de științe (YZ200944, kscx2-yw-r-254 și kscx2-EW-J-8) și un grant de la Centrul Internațional nih Fogarty (R03 Tw008038) către F. L. această cercetare a fost susținută și de laboratorul cheie de Sănătate Mintală de la Institutul de Psihologie, Academia Chineză de științe, China. Autorii nu declară interese financiare concurente.